Горелочное устройство


 


Владельцы патента RU 2523591:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) (RU)

Изобретение относится к жидкотопливным горелочным устройствам, использующим для горения перегретый водяной пар. Горелочное устройство содержит расположенные соосно корпус, парогенератор водяного пара, установленный в корпусе и состоящий из бачка-испарителя, паросепаратора, выполненных в виде кольцевых камер, пароперегревателя, выполненного в виде трубки с полыми стенками и установленного внутри бачка-испарителя, и паровой форсунки, установленной снизу пароперегревателя с возможностью подачи пара и вместе с ним горящей смеси сквозь пароперегреватель, соединенных между собой трубками. Технический результат - повышение температуры перегретого водяного пара и, как следствие, повышение температуры факела, интенсификация горения и повышение полноты сгорания углеводородного топлива при снижении вредных выбросов монооксида углерода. 1 ил.

 

Изобретение относится к жидкотопливным горелочным устройствам, использующим для горения перегретый водяной пар.

Известно горелочное устройство, использующее для горения перегретый водяной пар [Патент РФ №2211935, 20.12.2003 г., F23C 11/00, F23L 7/00], содержащее корпус в виде стакана, паровую форсунку, вмонтированную в дно корпуса над топливником, топливопровод, вмонтированный в топливник, паропровод, соединенный с паровой форсункой и камеру газогенерации.

Недостатком такого горелочного устройства является то, что для его работы требуется посторонний источник перегретого водяного пара необходимых параметров, т.е. неавтономность.

Наиболее близким техническим решением является горелочное устройство [Патент РФ №2373458, 20.11.2009 г., F23C 99/00, F23L 7/00], содержащее корпус, встроенный парогенератор водяного пара с паровой форсункой и камеру газогенерации. Кроме того, в корпусе сбоку установлено сопло для выхода факела, а паровая форсунка расположена в камере газогенерации, соосно с соплом и трубкой соединена с пароперегревателем парогенератора, имеющим форму кольцевой камеры, внутри которого расположен паросепаратор, а водяной бачок-испаритель парогенератора расположен сверху пароперегревателя и паросепаратора, причем бачок-испаритель, паросепаратор и пароперегреватель соединены трубками и не имеют общих стенок.

Недостатком такого устройства является низкая температура перегретого пара.

Известно, что в таких горелочных устройствах происходит процесс паровой газификации углерода топлива с образованием водяного газа (синтез-газа). Эффективность этого процесса зависит от температуры водяного пара. Выше температура пара, больше водяного газа и, как следствие, выше температура факела, выше скорость горения и полнота сгорания топлива, ниже содержание монооксида углерода в продуктах горения.

Задачей изобретения является повышение температуры перегретого водяного пара в автономном малогабаритном горелочном устройстве.

Поставленная задача решается тем, что в горелочном устройстве, содержащем корпус, парогенератор водяного пара, установленный в корпусе и состоящий из бачка-испарителя, паросепаратора, пароперегревателя, выполненного в виде трубки с полыми стенками, и паровой форсунки, соединенных между собой трубками, согласно изобретению бачок-испаритель и паросепаратор выполнены в виде кольцевых камер, пароперегреватель установлен внутри бачка-испарителя, а паровая форсунка установлена снизу пароперегревателя с возможностью подачи пара и вместе с ним горящей смеси сквозь пароперегреватель, причем корпус, бачок-испаритель, паросепаратор, пароперегреватель и паровая форсунка расположены соосно.

В заявляемом горелочном устройстве бачок-испаритель частью своей поверхности находится в зоне горения топлива, что позволяет повысить давление и температуру насыщенного водяного пара. Паросепаратор и пароперегреватель полностью находятся в зоне горения топлива, что еще более повышает температуру водяного пара, выработанного в бачке-испарителе. Реагирующий поток проходит сквозь пароперегреватель, нагревая его до красного свечения, что позволяет значительно повысить температуру водяного пара на выходе из пароперегревателя.

Таким образом, предлагаемое техническое решение за счет наличия блоков парогенератора, имеющих простую и компактную форму и оригинальное взаимное расположение, позволяет создать автономное, малогабаритное горелочное устройство, вырабатывающее для своей работы водяной пар более высокой, чем у прототипа температуры, что позволяет повысить температуру факела, интенсифицировать процесс горения и повысить полноту сгорания жидкого углеводородного топлива, понизить вредные выбросы монооксида углерода.

Сущность технического решения поясняется чертежом, фиг.1, общего вида устройства.

Устройство состоит из двух отдельных блоков - корпус 1 и парогенератор 2. Парогенератор 2 состоит из бачка-испарителя 3, паросепаратора 4, пароперегревателя 5 и форсунки 6. Бачок-испаритель 3 соединен с паросепаратором 4 паропроводом 7, а паросепаратор 4 соединен с пароперегревателем 5 паропроводом 8. Пароперегреватель 5 соединен паропроводом 9 с держателем 10, в котором установлена форсунка 6. В бачок-испаритель 3 вварена заливная горловина 11, закрытая пробкой 12. Вся конструкция парогенератора 2 держится в корпусе 1 посредством трех лапок 13. Корпус 1 состоит из цилиндра 14, топки 15, имеющей воздуховоды 16, закрываемые заслонкой 17. Топливо подается в топку 15 по топливопроводу 18, на конце которого размещен топливоприемник 19. Пароперегреватель 5 состоит из внешней трубки 20 и двух внутренних 21 и 22. На внешней цилиндрической поверхности трубок 21 и 22 выполнены винтовые каналы для прохода пара.

Устройство работает следующим образом.

В топливоприемник 19 от топливного бачка (не показан) затекает жидкое топливо, и по топливопроводу 18 попадает в топку 15, где горит сажным факелом. От тепла горящего топлива вода, залитая в бачок-испаритель 3, закипает, образуя насыщенный пар с давлением до 12 атмосфер, который поступает по паропроводу 7 в паросепаратор 4, где отделяется вода от пара. Далее по паропроводу 8 отсепарированный пар поступает в пароперегреватель 5, где повышает свою температуру и, двигаясь по паропроводу 9, истекает из паровой форсунки 6 сквозь пароперегреватель 5, создавая при этом разрежение в топке 15 за счет эжекционного эффекта. Продукты сажного горения засасываются паровой струей и движутся сквозь пароперегреватель 5, увеличивая его температуру. Тепло, получаемое пароперегревателем 5, передается пару, протекающему по внутренним винтовым каналам пароперегревателя 5. При смешивании перегретого водяного пара и продуктов разложения углеводородного топлива происходит химическая реакция паровой газификации с образованием водорода и монооксида углерода. Температура факела, истекающего из горелочного устройства, достигает 1500°С.

Обоснование промышленной применимости.

Заявляемое горелочное устройство было изготовлено и испытано. Устройство было изготовлено из нержавеющей стали 12×18Н10Т в масштабе 1:1 от изображения на фиг.1.

В качестве компонент горения использовались дизельное топливо, дистиллированная вода и воздух. Количество воды в бачке-испарителе составляло 300 г., его хватало на 1 час работы устройства. Были получены следующие параметры: температура в топке - 650°С; температура в факеле -1500°С (в прототипе - 1300°С); давление в бачке-испарителе - 12 атмосфер. Сажных частиц на выходе из факела не наблюдалось.

Как показали результаты экспериментов, в заявляемом устройстве температура водяного пара выше, чем в прототипе, следовательно, больше водяного газа, выше температура факела, выше скорость горения и полнота сгорания топлива. Таким образом, эксперименты подтвердили эффективность заявляемого устройства.

Изготовленное устройство может применяться как источник энергии в автономных отопительно-варочных устройствах.

Горелочное устройство, содержащее корпус, парогенератор водяного пара, установленный в корпусе и состоящий из бачка-испарителя, паросепаратора, пароперегревателя, выполненного в виде трубки с полыми стенками, и паровой форсунки, соединенных между собой трубками, отличающееся тем, что бачок-испаритель и паросепаратор выполнены в виде кольцевых камер, пароперегреватель установлен внутри бачка-испарителя, а паровая форсунка установлена снизу пароперегревателя с возможностью подачи пара и вместе с ним горящей смеси сквозь пароперегреватель, причем корпус, бачок-испаритель, паросепаратор, пароперегреватель и паровая форсунка расположены соосно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики. Устройство для сжигания, использующее плазму, включает корпус камеры сгорания, выполненный цилиндрическим и выполняющий функцию положительного электрода, причем на внешнюю поверхность корпуса камеры сгорания навита трубка подачи топливной смеси в форме змеевика, и он выполнен открытым с двух сторон, стержень, выполняющий функцию отрицательного электрода, установленный с одной открытой стороны корпуса камеры сгорания снаружи него, при этом имеется блок подачи постоянного электрического тока для подачи постоянного электрического тока на положительный и отрицательный электроды, и узел плазменного факела, включающий трубку подачи пара, установленную между корпусом камеры сгорания и отрицательным электродом с возможностью подавать пар от узла генерации пара для образования высокотемпературного плазменного факела внутри корпуса камеры сгорания.

Изобретение относится к конструкции мазутных и газомазутных горелок, систем сжигания жидкого топлива, и может быть использовано в различных областях техники. .

Изобретение относится к форсункам с непосредственным впрыскиванием жидкого топлива в пространство сгорания, находящееся под атмосферным давлением. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к предпусковому прогреву двигателей внутреннего сгорания автомобильного транспорта. .

Изобретение относится к устройствам для сжигания газомазутных видов топлива и может быть использовано в топливосжигающих установках. .

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для отопления и дезинфекции животноводческих, птицеводческих и других производственных помещений и теплиц.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к конструкции мазутных и газомазутных горелок, систем сжигания жидкого топлива, и может быть использовано в различных областях техники.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к конструкции агрегатированных мазутных и газомазутных горелок, и может быть использовано в различных областях техники.

Изобретение относится к способам приготовления эмульсий веществ, гидрофобизирующих волокнистые материалы, и может применяться в целлюлозно-бумажной, химической и других отраслях народного хозяйства .

Изобретение относится к энергетике, а именно к газомазутной вихревой горелке с принудительной подачей воздуха. Горелка для сжигания газообразного и/или жидкого топлива применяется в паровых и водогрейных котлах.

Изобретение относится к энергетике. Горелочное устройство содержит корпус с камерой газогенерации, соплом, воздуховодами и парогенератором водяного пара, состоящим из бачка-испарителя, паропровода, соединенного с паровой форсункой и непосредственно соединенного с бачком-испарителем, нижняя поверхность которого служит верхней поверхностью камеры газогенерации.

Изобретение относится к устройству для термической обработки рулонных полос (6) с, по меньшей мере, одним излучающим трубным узлом (1), содержащим три трубы, лежащие в общей, параллельной рулонной полосе (6) осевой плоскости, а именно центральную трубу (2), подключаемую к горелке, и две внешние трубы (3), сообщенные на обоих концах с центральной трубой (2) через трубные колена (4), и с опорной шейкой (9), соединенной с обоими трубными коленами (4) между центральной трубой (2) с одной стороны и обоими внешними трубами (3) с другой стороны и расположенной на противоположенной относительно горелки стороне излучающего трубного узла.

Изобретение относится к устройствам и способам сжигания топлив в теплогенерирующих установках и может быть использовано для нагрева газовых, жидких и суспензионных технологических сред за счет сжигания газообразного или жидкого испаряющегося топлива.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на котлах, сжигающих природный газ и угольную пыль. Способ работы вертикальной призматической топки путем тангенциального ввода струй реагентной газовоздушной смеси вдоль вертикальной оси топки и воздуха вдоль стен, подачи струй пара, потоков смеси воздуха, газообразных продуктов сгорания и угольных частиц размером 2-4 мм, нагрева этих частиц газовым факелом, образующимся в топке при окислении газа кислородом воздуха, с выводом влаги и летучих веществ и образованием коксового остатка, гравитационного сепарирования частиц с коксовым остатком к центру пода со сбором в слой, последующего их охлаждения и вывода коксового остатка потребителю в подтопочных установках, потоки смеси воздуха и газообразных продуктов сгорания и угольных частиц вводят в воздушные потоки радиально относительно вертикальной оси топки со скоростью 0,10-0,24 скорости ввода воздушных струй, а струи пара подают в образующийся в центре пода слой частиц коксового остатка.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на промышленных котельных при комбинированной выработке пара, стройматериалов и активированного угля.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на паровых и водогрейных котлах, сжигающих природный газ и угольную пыль. Способ активирования порошкообразного угля в вертикальной четырехгранной призматической топке путем встречного ввода угольных частиц размером 2-4 мм в смеси с воздухом и газообразными продуктами сгорания вдоль вертикальной плоскости симметрии топки параллельно фронтовой и задней стенам, нагрева с выделением влаги и летучих веществ и получением коксового остатка основными и дополнительными газовыми факелами, образованными основными и дополнительными потоками реакционной газовоздушной смеси, истекающими из основных и дополнительных горелок, сбора и продувки струями пара частиц с коксовым остатком в подовых накопителях, последующего их охлаждения с выводом потребителю в подподовых установках.

Изобретение относится к области промышленной теплоэнергетики и может быть использовано при получении активированного угля. Способ активирования фракционированных по размеру угольных частиц осуществляется их непрерывной пересыпкой и взаимодействием с противоточным факелом в наклоненном относительно горизонтальной плоскости реакторе с нагревом, выделением и выжиганием летучих веществ, образованием и выводом из реактора смеси летучих веществ и продуктов сгорания, последующими пересыпкой и охлаждением противоточным потоком продуктов сгорания в наклоненном относительно горизонтальной плоскости охладителе и дожиганием летучих веществ и сбросом в атмосферу продуктов сгорания.
Изобретение относится к катализаторам. Описан способ приготовления катализатора сжигания топлива в псевдоожиженном слое на основе мартеновского шлака, в котором гранулы мартеновского шлака подвергают обработке парами воды при температуре максимального выделения водорода с последующим нанесением на поверхность шлака компонентов катализатора полного окисления, содержащих оксиды переходных металлов или их смеси.

Изобретение относится к сжиганию в химическом контуре жидких углеводородов. Объектами настоящего изобретения являются устройство и усовершенствованный способ сжигания в химическом контуре, по меньшей мере, одной жидкой углеводородной загрузки, в котором жидкую загрузку распыляют при помощи распыляющего газа для ее введения в зону перемещения металлических оксидов, на входе зоны сжигания, через средства распыления, позволяющие получать капли, мелко диспергированные в распыляющем газе.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при создании энергетических установок, потребляющих в качестве топлива природный газ, другие виды газообразного топлива, например биогаз, а также легкие металлы, например алюминий. Способ сжигания топлива в энергоустановках включает сжигание в горелочном устройстве с проницаемыми объемными матрицами топливно-воздушной смеси. Топливно-воздушную смесь перед вводом в горелочное устройство обогащают водородом, полученным при высокотемпературном окислении металла водой. Технический результат заключается в повышении тепловой эффективности и надежности работы энергоустановок. 11 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх